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A figura 35 mostra os resultados de vida de ferramenta nos experimentos realizados, considerando o número de roscas na figura 35a e o tempo de usinagem na figura 35b. As colunas representam as médias obtidas nas réplicas de cada condição de usinagem e as linhas de dispersão representam o valor de mais ou menos um desvio padrão. Com o objetivo de auxiliar a compreensão, uma sigla e um desenho da ferramenta foram colocados logo abaixo de cada coluna de resultado.

Figura 35 – Vida de ferramenta em função do número de roscas usinadas e do tempo de usinagem.

É importante ressaltar que para a determinação da vida da ferramenta, o diâmetro da interpolação helicoidal não foi alterado ao longo dos ensaios. Este recurso promove um aumento no diâmetro primitivo da rosca e um possível incremento no número de roscas usinadas. Por outro lado, o aumento deste diâmetro pode causar erros na geometria da rosca, principalmente no diâmetro maior de uma rosca interna, em função da alteração da geometria da aresta por desgaste e/ou avarias.

Ao observar a figura 35a, nota-se que a ferramenta de múltiplas arestas no sentido radial e axial apresenta uma vida superior às demais ferramentas considerando o número de roscas usinadas. Este comportamento já era previsto, pois para esse tipo de ferramenta a um posicionamento inicial no eixo “z” dentro do furo que garante um maior número de arestas  usinando no momento inicial, e consequentemente menos voltas para usinar a rosca completa.

A análise estatística da influência e da interação dos fatores evidenciam os resultados mencionados. Ao observar o Diagrama de Pareto mostrado figura 36a, a qual utiliza um intervalo de confiança de 90%, o único fator com influência significativa é o número de arestas no sentido radial. Portanto, o número de arestas no sentido axial e a interação entre os fatores não promoveram uma influência significativa.

Figura 36 – Diagrama de pareto de influência dos fatores e interação dos fatores condição de usinagem, para vida da ferramenta em número de roscas.

Ainda, ao analisar a figura 36b, a alteração do número de arestas no sentido axial tem restrita significância no número de roscas usinadas e tende a diminuir com a alteração de única aresta para múltipla aresta. Inicialmente, este resultado é contraditório ao que se espera, uma vez que uma ferramenta com múltiplas arestas deveria usinar mais roscas do que uma de única aresta. Contudo, os resultados de mecanismos de desgaste e/ou avarias e, principalmente, os resultados de força de usinagem - apresentados posteriormente - evidenciarão os fenômenos promotores do ocorrido. Por outro lado, o resultado apresentado para arestas no sentido radial é intuitivo e evidencia que a alteração de única aresta para múltipla aresta tem uma elevada significância no número de roscas usinadas.

Ao analisar o valor da velocidade de corte (80 m/min) utilizado nas condições experimentais desta pesquisa, nota-se uma diferença para os valores mencionados na literatura. Araujo e Silveira (2004) estudaram a usinagem de roscas M10 x 1,5 mm em

alumínio da série 6061 pelo processo interpolação helicoidal e a máxima velocidade de corte utilizada foi de 64 m/min. Mota (2006) estudou o processo de roscamento com machos rígidos (M6 x 1 mm) em ferro fundido cinzento e a maior velocidade de corte utilizada foi de 75 m/min. Bezerra (2003) também estudou o processo de roscamento com machos rígidos (M8 x 1,5 mm) em ferro fundido cinzento com maior velocidade de corte de 60 m/min. Apesar de Mota (2006) e Bezerra (2003) utilizarem ferramentas de aço-rápido, fator que limita a máxima velocidade de corte, a manutenção desta velocidade ao longo de toda a usinagem torna-se crítica para o processo. Isto se deve a necessidade de alterar o sentido de rotação do eixo-árvore durante a usinagem e a limitações do cabeçote reversor. Com a usinagem de roscas por interpolação helicoidal, estas limitações não existem. A única pesquisa identificada na literatura com velocidade de corte superior a dessa pesquisa foi Bretas (2009) que estudou a usinagem de rocas M16 x 1,5 mm em ferro fundido vermicular também com interpolação helicoidal (velocidades de corte de 85 a 100 m/min). Por outro lado, é importante ressaltar que todas as pesquisas citadas utilizaram materiais de menor dificuldade de usinagem do que os aços temperados e revenidos. Esta comparação mostra o potencial da usinagem de roscas por interpolação helicoidal, principalmente em função das velocidades de corte permitidas no processo.

Uma análise relacionada ao processo de formação dos filetes torna-se importante. Com a utilização de ferramentas de aresta única no sentido radial e axial (UR_UA da figura 35), a mesma aresta de corte é responsável pela formação de todos os filetes de rosca. Em outras palavras, ao atingir um determinado valor de desgaste na aresta de corte ou se ocorrer uma avaria, daquele momento em diante, todos os filetes são automaticamente comprometidos. Por outro lado, com a utilização de ferramentas de múltiplas arestas, somente nas duas primeiras voltas de formação dos filetes, mais do que uma aresta usina simultaneamente. Isto se deve ao posicionamento inicial da ferramenta abaixo da superfície do furo. Como descrito no item 3.6, após a ferramenta ser posicionada abaixo da superfície e no centro do furo, a primeira volta da ferramenta utiliza uma interpolação helicoidal cônica para atingir o diâmetro externo da rosca. Na segunda volta todas as arestas da ferramenta usinam o material com uma interpolação helicoidal cilíndrica. Entretanto, a partir da terceira volta, realizada com interpolação helicoidal cilíndrica, somente a aresta da extremidade da ferramenta é responsável pela formação dos filetes. As demais arestas apenas repassam a superfície usinada. Contudo, caso o desgaste da aresta da extremidade comprometa a geometria do filete ou, em função do desgaste e/ou avaria, a aresta seguinte torna-se

responsável pela formação do filete. Como será mostrado no item sobre desgaste e/ou avarias, este tipo de situação ocorreu frequentemente com as ferramentas de múltiplas arestas. Este fator foi determinante para o maior número de roscas usinadas por estas ferramentas.

Apesar do maior número de roscas usinadas pelas ferramentas de múltiplas arestas no sentido radial e axial, ao se analisar o custo da aresta de corte por número de roscas usinadas, a ferramenta de aresta única no sentido axial e radial promove o menor custo unitário. Isto deve-se principalmente a dois aspectos: número de arestas por inserto e custo do inserto. No inserto de aresta única existem três arestas de corte, enquanto que, a ferramenta de múltiplas arestas no sentido radial e axial é inteiriça. Contudo, o fator preponderante para o menor custo unitário por rosca usinada é o valor de cada inserto. O valor de compra do inserto de múltiplas arestas no sentido radial e axial é 18 vezes maior do que o do inserto de aresta única no sentido radial e axial. Ao se ponderar o custo da aresta de corte de cada ferramenta em relação ao número médio de roscas usinadas, tem-se que a condição de usinagem de roscas com ferramenta de aresta única e 80 m/min, o que promove o menor custo unitário. Entretanto, esta análise considera apenas o custo da aresta de corte e o número de roscas usinadas. Para determinação global do menor custo da operação, outros fatores devem ser analisados, tais como: tempo de usinagem, o valor da hora-máquina e a variedade de roscas no processo.

Do ponto de vista de tempo de manufatura, a usinagem de roscas curtas promove uma grande vantagem para as ferramentas de múltiplas arestas no sentido axial e radial, pois um número reduzido de voltas com interpolação helicoidal cilíndrica é necessário quando comparado às de aresta única. Porém, com o aumento da profundidade da rosca, esta diferença tende a ser reduzida. Paralelamente a esta análise, máquinas-ferramenta com valores de hora-máquina elevados e componentes seriados de elevada taxa de produção promovem uma vantagem para os menores tempos de usinagem, pois o menor custo da ferramenta não justifica o custo do maior tempo de usinagem.

Em contrapartida, em segmentos caracterizados por peças únicas - como é o caso da área de manutenção e de moldes - ter uma ferramenta flexível para inúmeras especificações de roscas é preponderante em relação ao tempo de usinagem. O motivo é que a ferramenta de múltiplas arestas no sentido radial e axial permite usinar apenas um valor de passo de rosca, enquanto, a ferramenta de aresta única permite uma faixa de valores de passo. A análise da viabilidade econômica destes aspectos depende de detalhes específicos do processo e produto

usinado. Assim, os dados fornecidos por esta pesquisa tornam-se subsídios para a tomada de decisão no ambiente industrial.

Considerando ainda o ambiente industrial, as operações de roscamento são caracterizadas por componentes de alto valor agregado. Estas operações frequentemente estão entre as últimas etapas do processo produtivo, nos quais o risco de quebra de uma ferramenta pode gerar a perda da peça (MÜLLER e SOTO, 1999). Neste caso, as fresas de interpolação de roscas apresentam grande vantagem, pois caso ocorra a quebra da ferramenta dentro da rosca, sua retirada é simples. Além disto, a rosca afetada poderá ser repassada e concluída sem que suas dimensões finais sejam prejudicadas. As ferramentas para usinagem de roscas por interpolação caracterizam-se pela alta flexibilidade, possibilitando a usinagem de diferentes materiais, principalmente os aços temperados e revenidos, como evidenciado nesta pesquisa. Utilizando o recurso de interpolação helicoidal, diferentes diâmetros de roscas, com qualquer grau de qualidade dimensional são fabricadas somente com a alteração de parâmetros no programa CNC. Além disto, roscas direitas e esquerdas, passantes e não- passantes, internas e externas, dependendo do comprimento útil podem ser usinadas (GRZESIK, 2008).

Vale ressaltar que dois critérios de definição de fim de vida da ferramenta foram adotados: a) desgaste de flanco (VBB=0,20 mm); b) limitação ao lado passa do calibrador de

rosca. A vida da ferramenta era preponderantemente interrompida em função da utilização do lado Passa do calibrador. Desta forma, a compreensão dos fatores limitantes para a usinagem é fundamental e realizada com a análise dos mecanismos de desgaste e/ou avarias nas arestas de corte. Este item é descrito a seguir.